锅炉与压力容器,课程设计正文.

摘要

压力容器是各种承受气、液介质压力密闭容器的通称。随着社会的进步，压力容器不仅承受介质压力，还常常承受介质不同温度及腐蚀的作用，在日常生活中压力容器在各方面中得到了广泛的应用。但是压力容器在使用中易于发生各种事故，其中压力容器的爆炸事故常造成灾难性的后果。

本次课程设计中的压力容器是高效酒精回收装置中的夹套罐。夹套罐由内外两个容器套在一起构成，内置容器是由竖直圆筒和上下两个椭球封头组成的罐体；在罐体的外面有一个比罐体稍大的夹套容器，夹套下部是一个椭球封头，上部在适当高度采用圆弧过渡结构与罐体连接。通过计算确定夹套罐的结构尺寸以及选择，并进行开口补强和水压试验，校核容器的强度，检验所选材料是否符合要求，以达到设计的目的。最后通过用CAD制图，画出压力容器和法兰的总体结构，使设计的图样一目了然。

关键词：夹套罐；压力容器；椭球封头；强度；结构尺寸

1设计说明

本次课程设计中的压力容器是高效酒精回收装置中的夹套罐。

夹套罐就是在普通罐子四周和底部通过焊接包上一层,其间必须是空的,用以通蒸汽或冷却水，达到给罐子加温或冷却的目的.

夹套罐工作原理：罐体盛装酒精溶液，罐体上部安装有搅拌装置，使酒精溶液在加热过程中得到均匀搅拌。在内置容器上设置有进料口、出料口、搅拌器口、压力表口、安全阀口、观察口等工艺接口。在夹套上设置两个蒸汽入口，夹套的下部设有一个冷凝水出口。蒸汽进入夹套后，对罐体内的酒精溶液进行加热，蒸汽冷凝成水后从冷凝水出口流出。

夹套罐开孔状况：压力容器设备上共开有11个孔，连接有不同的接管。a孔位于内置容器上封头的中心，用于连接搅拌器；b、e孔为安全阀孔，同样位于内置容器上封头上；

c、d同样位于内置容器上封头上， c孔用于设置温度表，d孔用于设置压力表；f孔和g 孔位于夹套筒体上，是水蒸气的入口。h孔位于罐体上，用于设置视镜。i孔位于罐体筒体上，是进料口。J孔位于夹套封头上，为冷凝水出口。K孔位于罐体的下封头上，作为出料口。

表1.1主要工艺参数

位置

项目

罐内夹套内

参数

介质酒精水溶液水蒸汽

操作压力(Mpa) 0.40.5

操作温度(℃) 100 饱和蒸汽温度

公称直径（mm）9001000

容积(m3) 1.144 0.151

传热面积(m2 ) 5.97

使用年限15

2设计参数选取

2.1 设计压力

设计压力：

w P K P =

当中低压容器上装有安全阀时，设计压力不小于工作压力的（1.05-1.1）倍，求得容器和夹套的设计压力分别为：

罐内的设计压力:

MPa P K P w 44.04.01.1=⨯==

夹套内的设计压力：

MPa P K P w 55.05.01.1=⨯==

2.2 设计温度

设计温度是指容器在正常工作中，在相应设计压力下，金属可能达到的最高或最低温度。根据设计条件已知：罐内的工作温度为100℃，夹套内水蒸气的温度等于

2

5.611055.0110cm kgf

P =+⨯=+⨯，查表得1.161=d T ℃。圆整后得170=d T ℃。

2.3 材料的选择及许用应力确定

选择Q —235B 号钢，该号钢材厚度为 4.5—16mm ，钢材标准为GB3274，

MPa MPa s b 235,375==σσ此号钢板在100℃时的许用应力MPa b 113=σ，在200℃时许用应力为MPa 105=σ 2.4 焊缝系数的确定

本次课程设计的夹套罐选择100%全部无损检测,双面焊。焊接接头系数为1.0。 2.5厚度附加量确定

罐的圆筒壳：

mm P D P t

i 89.144

.011052900

44.0][2=-⨯⨯⨯=-⋅=

ϕσδ 查表得负偏差mm C 18.01= 夹套圆筒壳：

mm P D P t

i 63.255

.0110521000

55.0][2=-⨯⨯⨯=-⋅=

ϕσδ 查表得负偏差mm C 2.01=。 腐蚀裕度取mm C 12=。

在考虑材料机械强度的最小壁厚外，考虑材料的负偏差及介质的腐蚀性，加工减薄量及使用寿命等因素再增加的壁厚量以确保实际工程中的安全可靠。

所以，罐和夹套的厚度附加量均采用mm C C C 2.112.021=+=+=

3几何参数确定

3.1设备的总体结构

该设备由罐体和夹套两部分组成，底部采用支撑式支座。由内外两个容器套在一起构成，内置容器是由竖直圆筒和上下两个椭球封头组成的罐体；在罐体的外面有一个比罐体稍大的夹套容器，夹套下部是一个椭球封头，上部在适当高度采用圆弧过渡结构与罐体连接。在罐体和夹套之间形成一个50mm 左右的间隔。 3.2罐体封头各参数

罐体上有一法兰，采用标准椭球封头。

已知罐内径mm D i 900=，经查表得，曲面高度mm h 2251=，直边高度mm h 402=，内表面积21880.0m F =，容积31121.0m V =。 3.3罐体的高度及容积

根据罐的内径,900mm D i =取筒体高度mm h 1800=，求得筒体的体积

h r V 22π==3.14=⨯⨯8.145.02 1.1443m 。

罐体的总体积122V V V +==1.144+2=⨯121.0 1.3863m 。

设计的罐体高度与罐体公称直径的长度之比为2。罐体的高度等于筒体的高度加上两个封头的高度，封头的高度等于曲面高度加上直边高度。所以罐体高度的计算公式如下： )(221h h D H i n ++= （3.1） 式中：n D -罐体的公称直径；

i h -罐体封头的曲面高度；

h -罐体封头的直边高度。

)40225(29002+⨯+⨯=H =2330mm